Badania BMPProdukty uboczne przemysłu rolno-spożywczego

Melasa — BMP: 2 badania, średnia ważona 410 m³ CH₄/t s.m.o.

Melasa to gęsty, bogaty w cukry produkt uboczny cukrowni, fermentujący niemal natychmiast; zagraża zakwaszeniem i zasoleniem, więc dawkuje się ją w małych porcjach.

ocena: dobry CH₄ ≈ 52 % (szacunek)

Opublikowano 4 czerwca 2020Zaktualizowano 29 października 20263 min czytaniaRedakcja Substraty.pl

Fot. Badagnani / Wikimedia Commons, licencja CC BY 3.0, plik źródłowy; zmiany: kadrowanie

Średnia ważona: 410m³ CH₄/t s.m.o.
Zakres: 363–457m³ CH₄/t s.m.o.
Rekordy: 2badania
Publikacje: 2źródła
Temperatury: 38 °Ctestu

Metan w biogazie

≈51–54% CH₄

Średnia zawartość metanu · ≈ 5,2 kWh/m³ biogazu

szacunek z typu substratu W zebranych badaniach brak pomiaru. Przedział wynika z przybliżonego składu (przewaga węglowodanów (brak cech białka i tłuszczu)) i wydajności grup związków wg FNR.

Jak liczymy i co oznaczają strefy

Ocena dla biogazowni

dobry — ocena redakcji dla biogazowniStabilny, zwykle przyjmowany bez opłat

Potencjał na tonę masy świeżej bardzo wysoki (307 m³ CH₄/t); ryzyko procesu: sól / sód, zakwaszenie, siarka. Bez dodatkowych wymagań obsługi.

Dlaczego? Czynniki oceny

Potencjał na tonę +3

+3potencjał 307 m³ CH₄/t masy świeżej (BMP 410 × skład wg FNR (2013), Guía sobre el Biogás, Tabla 4.9: melasa (s.m. 85 %, s.m.o. 88 % s.m.))

Stabilność procesu −1,75

−1sól / sód: inhibicja przy wysokim udziale
−0,5zakwaszenie: szybki rozkład / kwaśny odczyn, ryzyko kumulacji LKT, wymaga buforu
−0,25siarka: H₂S w biogazie (toksyczność dla bakterii, korozja, odsiarczanie)

Obsługa i koszty 0

0brak czynników

Suma punktów: 1,25 · progi: ≥ 2,5 bardzo dobry, ≥ 1 dobry, poniżej — neutralny; negatywny przy skumulowanym ryzyku procesu.

Ocena redakcji wg metodyki · pewność oceny: niska · bez cen rynkowych

Dodaj do kalkulatora kofermentacji Dane CSV

Krzywe BMP z 2 badań

Średnia ważona Pojedyncze rekordy

Linie przerywane to przebieg modelowy (kinetyka I rzędu, B(t) = B₀·(1 − e^−kt)); z publikacji pochodzi punkt końcowy. Wszystkie krzywe są modelowe.

Skumulowana produkcja metanu w czasie testu [m³ CH₄/t s.m.o.]. Gruba linia to średnia ważona wszystkich rekordów (410); kropki oznaczają wartości końcowe podane w publikacjach. Wskaż wykres, aby odczytać wartości; kliknij pozycję legendy, aby ukryć lub pokazać rekord.

Rekordy i źródła

Pobierz CSV

Źródło	BMP m³ CH₄/t s.m.o.	Temperatura	Próbka	Krzywa
De Vrieze i in. (2015) DOI	363	—	Melasa, średnia z 4 inokulów z mezofilnych biogazowni (wszystkie wyniki nieistotnie różne), 35 dni, Belgia (oryg.: „molasses”)	punkt końcowy (krzywa modelowa)
Dubrovskis i in. (2019) DOI	457	38 °C · mezofilowy	melasa (oryg.: „Molasses”)	punkt końcowy (krzywa modelowa)
Średnia ważona	410	średnia arytmetyczna 410, SD 66

Właściwości procesowe

łatwo rozkładalny
bogaty w węgiel
zasolony
bogaty w siarkę
kwaśny
klasyfikacja redakcji

Niska pewność: opis oparty na ogólnych cechach grupy substratów, a nie na badaniach tego materiału. Traktuj go jako wskazówkę do weryfikacji.

Zalety

Potencjał metanowy w zbiorze BMP Substraty.pl: średnia ważona 410.0 m³ CH₄/t s.m.o. (SD 66.5; 2 rekordów, 2 źródeł).
Bardzo łatwo dostępne cukry - szybki wzrost produkcji biogazu (Hagos i in. 2017).

Wady i ryzyka

Potas i sód w melasie sprzyjają inhibicji solami (Chen i in. 2008).
Siarczany -> redukcja siarczanów i H2S, konkurencja z metanogenami (Hilton i Archer 1988).
Przedawkowanie powoduje szybkie zakwaszenie (Hagos i in. 2017).

Kofermentacja — z czym łączyć, na co uważać

dobrze łączyć
substraty: wysoka zasadowość (bufor) — np. Obornik i odchody bydlęce, Gnojowica świńska, Gnojowica bydlęca, Gnojowica kacza, Treść przewodu pokarmowego (żwacza, jelit)
Gnojowica dostarcza N i zasadowości, równoważąc wysokie C/N materiału.^[1][2]
unikaj
substraty: łatwo rozkładalny — np. Kiszonka z kukurydzy (cała roślina), Odpady żywności (resztki jedzenia, odpady kuchenne), Sorgo – cała roślina (zielonka i kiszonka), Serwatka, Liście buraczane (liście i główki buraków)
Melasa + serwatka/pieczywo/cukry: nakładające się zakwaszenie.^[1]

Dawkowanie

Brak źródłowego progu. Dozować w małych porcjach, z gnojowicą (bufor, N).

Wprowadzaj stopniowo, zaczynając od małej dawki i obserwując proces (np. FOS/TAC, pH, skład gazu).

Źródła danych procesowych

Ocenę konkretnej mieszanki z tym substratem pokaże kalkulator kofermentacji.

Czym jest i skąd się bierze

Melasa to ciemny, lepki syrop pozostający po krystalizacji sacharozy w cukrowni. W Polsce powstaje przy przerobie buraków cukrowych, a w innych krajach przy przerobie trzciny cukrowej. Jest cenionym surowcem dla gorzelni, drożdżowni, produkcji kwasu cytrynowego oraz pasz, więc w biogazowni występuje rzadziej i zwykle przy dogodnych warunkach cenowych lub jako rezerwa energetyczna na szybkie podniesienie produkcji gazu.

Właściwości istotne dla fermentacji

Melasa zawiera bardzo dużo cukrów (głównie sacharozy), a także betainę, aminokwasy, sole mineralne (potas, sód), siarczany i związki barwne. Cukry są natychmiast dostępne, więc ryzykiem jest gwałtowne zakwaszenie przy zbyt dużej dawce, a duża zawartość potasu i sodu może powodować inhibicję solą. Siarczany sprzyjają bakteriom redukującym siarczany, które konkurują z metanogenami i produkują siarkowodór. Materiał jest gęsty i lepki, wymaga podgrzewania lub rozcieńczenia do pompowania i dobrze znosi przechowywanie w zbiornikach.

Jak czytać rozrzut wyników

W zbiorze jest kilka rekordów z kilku źródeł, w tym średnia z kilku różnych inokulów z mezofilnych biogazowni (35 dni, Belgia) oraz wynik z projektu w temperaturze 38 °C. Różnice mogą wynikać z surowca melasy (burak lub trzcina), partii produkcyjnej, zawartości suchej masy i soli, a także z inokulum i długości testu. W przypadku tak łatwo fermentującego materiału bardzo ważny jest stosunek substratu do inokulum.

W praktyce biogazowni

Melasę stosuje się jako dodatek podnoszący wydajność, w małych, dobrze rozłożonych w czasie porcjach i z kontrolą pH oraz kwasów lotnych. Dobrze łączy się z gnojowicą, która ma zdolność buforową. Przy planowaniu trzeba uwzględnić zawartość soli i siarczanów oraz sprawność odsiarczania. Jej cena rynkowa bywa zmienna, co decyduje o opłacalności. Jako produkt uboczny przemysłu cukrowniczego ma status zależny od sposobu zagospodarowania.

Dodatkową zaletą melasy jest jej trwałość: w zamkniętym zbiorniku może być przechowywana długo, co pozwala wykorzystywać ją jako rezerwę do szybkiej korekty wydajności lub do przywrócenia produkcji po zaburzeniach, o ile dawki będą małe i kontrolowane.

Metodyka w skrócie

BMP to ilość metanu uzyskana z suchej masy organicznej (s.m.o., ang. VS) w teście okresowym, podawana w m³ CH₄ na tonę s.m.o. (liczbowo tyle samo co NmL CH₄/g VS w publikacjach) i przeliczona na warunki normalne (0 °C, 101,325 kPa). Średnia ważona daje każdej publikacji łączną wagę 1, dzieloną po równo między jej wyniki dla danego substratu — praca z dwudziestoma odmianami nie przeważa pracy z jedną próbką. W programach międzylaboratoryjnych jednostką jest laboratorium (łączna waga 1), a w jego obrębie waga testu rośnie z liczbą butelek (powtórzeń). Wyniki po obróbce wstępnej (np. termicznej, chemicznej, enzymatycznej) pokazujemy osobno i nie wliczamy ich do średniej.

Linie ciągłe to krzywe zmierzone w testach. Gdy publikacja podaje tylko wynik końcowy, rysujemy przebieg modelowy kinetyki pierwszego rzędu, B(t) = B₀·(1 − e^−kt): z publikacji pochodzi wyłącznie punkt końcowy, a kształt krzywej służy jedynie wizualizacji — nie odczytuj z niego produkcji w konkretnym dniu. Dla tego substratu przyjęto k = 0,091 d⁻¹ (brak danych kinetycznych dla grupy – przyjęto medianę wszystkich dostępnych stałych k (93 wartości) = 0.091 d⁻¹).

Statystyki opisują rozrzut opublikowanych wyników — to zestawienie opisowe, a nie metaanaliza ani gwarancja uzysku w instalacji.

Pełna metodyka i zasady korekt

Bibliografia

Wszystkie źródła serwisu: bibliografia.